改變物體內能的方式

殷欣 韓玉梅

物體內能的改變涉及力學和熱學綜合知識，是各地中考必考的內容。改變物體的內能有兩種方式，即做功和熱傳遞，并且做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的。那么，當物體的內能發生改變時，到底是做功還是熱傳遞呢？下面結合中考真題進行具體分析。

例1 （2022·黑龍江）下列關于內能知識的描述正確的是（ ）。

A. 物體溫度越高內能越大，所以0 ℃的冰沒有內能

B. 溫度越高的物體含有的熱量越多，所以0 ℃的冰沒有熱量

C. 摩擦生熱是通過做功的方式改變了物體的內能

D. 物體吸收熱量，內能增加，溫度一定升高

分析：構成物體所有分子的動能與勢能之和叫做物體的內能。影響物體內能的因素有物質的種類、質量、溫度、狀態和體積，一切物體都具有內能，物體的內能不為零。當兩個物體存在溫度差時，就會發生熱傳遞，高溫物體放出熱量，內能減小；低溫物體吸收熱量，內能增加。即熱量是伴隨著熱傳遞產生的，沒有熱傳遞過程，就不會產生熱量。內能是狀態量，熱量是過程量。做功要滿足兩個必要條件，即力和在力的方向上移動距離，兩者缺一不可。物體內能發生改變時，可能是通過做功改變的，也有可能是通過熱傳遞改變的。

解：因為物體的分子永不停息地做無規則運動，所以任何物體都有內能，0 ℃的冰仍具有內能，故A錯誤；

熱量是一個過程量，不能說物體含有多少熱量，故B錯誤；

摩擦生熱實質是兩物體摩擦時產生摩擦力，通過克服摩擦力做功的方法改變物體的內能，使物體的溫度升高，從而將機械能轉化為內能，故C正確；

物體吸收熱量，內能增大，但溫度不一定升高，比如晶體在熔化過程中吸收熱量，而溫度保持不變，故D錯誤。

答案：C

點評：判斷是不是做功改變物體內能，其關鍵是看物體間是否有力的作用。如果物體間有力的作用，且在力的方向上移動了距離，那么是通過做功的方式改變了物體內能；如果物體間沒有力的作用，那么一定不是通過做功的方式改變了物體內能。對物體做功，物體內能增大；物體對外做功，物體的內能減少。需要注意的是，發生物態變化時，有可能是熱傳遞，也有可能是做功。例如，用火加熱冰時，使冰熔化成水的過程是通過熱傳遞來改變冰的內能；而冰壺比賽中的擦冰或刷冰，可以使表面冰層熔化，形成一層薄薄的冰水混合物，而水的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行得更快，從而使冰壺走到更接近大本營中心的位置。擦冰或刷冰使冰熔化成水的過程是通過做功來改變冰的內能。

例2 （2022·湖南·邵陽）2022年4月16日，“摘星媽媽”王亞平和航天員翟志剛、葉光富三人乘坐神舟十三號返回艙成功返回地球。下列關于返回艙進入大氣層后的有關說法錯誤的是（ ）。

A.返回艙加速下落過程中，動能轉化為重力勢能

B.返回艙加速下落過程中其動能增大

C.返回艙下落過程中與大氣摩擦，外表面溫度升高，其內能增加

D.返回艙下落過程中，航天員相對地球是運動的

分析：能量的轉化是指不同形式的能發生變化，機械能包括動能和勢能，動能可以與勢能發生相互轉化，機械能也可以與內能相互轉化，在轉化過程中是通過做功形式完成的。

解：返回艙加速下落過程中質量不變，速度變大，高度變小，所以動能增加，重力勢能減少，此過程中重力勢能轉化為動能，故A錯誤；

返回艙加速下落過程中質量不變，速度變大，其動能增大，故B正確；

返回艙下落過程中與大氣摩擦，大氣對返回艙有摩擦力，摩擦力做功使機械能轉化為內能，使其內能增加，外表面溫度升高，故C正確；

返回艙下落過程中，航天員相對于地面發生了位置變化，所以航天員相對地球是運動的，故D正確。

答案：A

點評：做功是能量的轉化過程，熱傳遞是能量的轉移過程，這是做功與熱傳遞的不同之處。需要注意的是，一般選擇題都是選對的答案，但個別選擇題要求選錯誤的答案，希望同學們認真審題。

總之，做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，判斷是做功還是熱傳遞改變物體內能的方法有四種：（1）如果直接接觸的兩物體之間存在溫度差，則是通過熱傳遞來改變物體的內能；（2）如果直接接觸的兩物體之間存在相互作用力且物體在力的方向上移動了距離，則是通過做功來改變物體的內能；（3）如果能量發生了轉化，則是通過做功來改變物體的內能；（4）如果內能發生了轉移，則是通過熱傳遞來改變物體的內能。解題時要認真分析題意，通過這四種辦法準確判斷。

（作者單位：山東省膠州市瑞華市實驗初級中學）